磁矩是什么？磁铁的模型该如何建立？
日 10:31:03　　来源：魏谦 (个体经营)
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& & 磁矩& & 主条目：磁矩& & 磁铁的磁矩是一个可以描述磁铁整体磁特性的矢量。磁铁的磁矩方向是从磁铁的指南极指向指北极，大小和磁铁强度和长度成正比，国际标准制的磁矩单位为A?m2。磁矩中包含有磁偶极矩、磁四极矩……等，其中最常使用的是磁偶极矩，符号为μ。& & 磁铁在产生磁场的同时，也会受到外部磁场的影响。磁铁外一特定点的磁场强度和磁铁磁矩的大小成正比。而且当磁铁放在一个由其他线圈或磁铁产生的外部磁场中时，磁铁会受到一个试图将其磁矩对正磁场的转矩[12]，转矩大小和外部磁场及磁铁磁矩的乘积成正比。在一外加磁场中的磁铁也可能会受力往特定方向移动，若磁场不随空间而变化，磁铁所受的合力为零。& & 一平面载流圆形循环若其面积是A，上面的电流为I，可以视为一个磁铁，其磁偶极矩 μ为IA。& & 磁化强度& & 主条目：磁化强度& & 一磁性材料特定位置的磁化强度是单位体积下的磁矩，符号为M，单位为A/米[14]。一磁铁在不同区域下，可能磁化的强度及方向有所不同，因此磁化强度为一个矢量场。好的棒状磁铁可以在一立方厘米的体积内有量值0.1 A?m2的磁矩，因此平均磁化强度为100,000 A/m。铁的磁化强度大约可以到106 A/m，因此利用铁可以有效率的产生磁场。& & 磁铁的模型& & 利用安培的磁铁模型，所计算棒状磁铁的磁场& & 有两种不同的磁铁模型：磁极模型及原子电流模型（安培模型）。& & 磁极模型就是用指南极及指北极的磁极来描述磁铁，若将磁铁从中间折断，试图将指南极及指北极分开，结果会出现二个小磁铁，仍各自有其指南极及指北极。不过专业的磁学家用一种磁极模型来设计永久磁铁。在此磁极模型中，磁极中磁化强度的散度??M和其磁化强度垂直表面的分量M?n视为磁单极子的分布（此说法只是为了数学运算上的方便，不意味着磁铁中真的存在磁单极子）。若已经知道磁极的分布，则利用磁极模型可以计算磁场强度（H场），在磁铁外部的磁感应强度（B场）会和H场成正比，但在磁铁内部需考虑磁化强度M的影响。在此磁极模型的一个衍生版本中，可以用内部的磁荷来说明铁磁性材料的磁化。& & 另一个模型是安培模型，认为磁铁的磁性是因为材料原子中的束缚电流所造成，此电流也称为安培电流。对于均匀磁化的圆棒型磁铁而言，原子中束缚电流的整体效应就是使磁铁整体来看好像有一电流在其表面流动，流动方向和圆棒型磁铁的轴垂直。材料中原子的束缚电流的效应会被相邻原子的电流抵消，只有表面的原子不会被抵消，因此整体效应可视为只在表面有电流。流的方向则利用右手定则来决定。
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磁性功能材料及应用2011-Part-1-绪论(4h)
磁性功能材料及应用任课教师：陈远富（三系楼414）028-，yfchen@梁迪飞（三系楼243）028-，dfliang@周二: 9~10 , 三教 104 周四: 9~10 , 三教 104电
子薄膜与集成器件国家重点实验室 微电子与固体电子学院磁性功能材料及应用? Part 1 绪论 （4） ? Part 2 磁电子学材料及应用(4) ? Part 3 软磁材料及应用 (12) ? Part 4 永磁材料及应用(12) ? Part 5 旋磁铁氧体材料及其应用（4） ? Part 6 电磁波吸收材料的发展及其在EMC中的应用 (4)Part 1 绪论1.1 磁性功能材料及应用概述 1.2 磁学基础知识1.2.1 1.2.2 1.2.3 静磁现象 材料的磁化 磁性和磁性材料分类1.1 磁性功能材料及应用概述一. 磁学、磁性材料历史回顾战国时期，我国已有磁性指南--司南 的记载，其开创了人类对磁学和磁性 材料研究的先河; 指南针―中国古代 四大发明，对西方航海业的大发展起 了重要作用。 以磁科学进行研究的创始者当数吉尔伯特， 后经安培、奥斯特、法拉第等人开创性的发现和发明，初步奠定了磁学科学的基础。 吉尔伯特首次给出了指南针工作原理的解释。《论磁》1600 年在伦敦出版从1900年到1930年，先后确立了金属电子论、顺磁性理 论、分子磁场、磁畴概念、X射线衍射分析、原子磁矩、 电子自旋、波动力学、铁磁性理论、金属电子量子论等 相关的理论。从而形成了完整的磁学科学体系。在此后 的20~30年间，出现了种类繁多的磁性材料。磁学相关-诺贝尔奖 名人堂从1902年塞曼、洛伦兹获得诺贝尔奖，到1985年冯? 克利 青量子霍尔效应、1998年崔琦分数量子霍尔效应获诺贝 尔物理学奖，再到2007年费尔、格林贝格尔巨磁电阻获得诺贝尔奖，至少有25次诺贝尔奖得主在磁学相关领域作出了杰出的贡献。叶企孙(~) 1923年获哈佛大学博士 学位．1924年回国后，历任清华大学教授、物理系 系主任和理学院院长．他还是中国物理学会的创建 人之一 ，1948年中央研究院院士，1955年学部委员叶企孙在物理学上重要研究成果有两个．一是用X射线精确地测 定普朗克常数h，得出当时用X射线测定h值的最高的精确度；二 是开创性地研究了流体静压力对铁磁性金属的磁导率的影响，这 是本世纪20年代在物质铁磁性方面的一项重要研究工作，受到了 世界各地科学界的重视。施汝为 （ - ） ，物理学家， 1934 年耶鲁博士，1955年学部委员，中国近代磁学的奠基 者和开拓者之一。在铁磁合金和磁铁矿的磁晶各向异 性、磁畴观察研究和铝镍钴系永磁合金磁性改进等方 面做出了重要贡献，并在中央研究院建立了我国第一 个磁学研究实验室，培养了大量磁学专门人才。长期 担任中国科学院物理研究所所长，为我国磁学研究和 物理学研究事业的发展做出了贡献。 1931年在国内发表了第一篇磁学研究论文。国内主要的磁学与磁性材料的重点、专业研究单位中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室 兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室 中科院宁波材料所正在筹建“磁性材料与器件中科院重点实验室” 西南应用磁学研究所国内一些磁性材料及器件知名厂家中科三环 银河磁体 世界粘结钕铁硼行业前三强二. 磁学、磁性材料研究领域
三. 磁性功能材料应用领域
根据语料库和脑成像 数据，科学家重建了 被试心中所想的概念植物人根据回 答问题是“yes” 还是“no”，显 示了不同的大 脑激活。四. 磁性功能材料的全球产量、市场、机遇与挑战
我国磁性材料的产量与需求我国磁性材料的生产在国际上占有重要的地位.其中,永磁铁 氧体的产量达11×104ｔ,居世界首位;软磁铁氧体产量4×104 ｔ,居世界前列;稀土永磁产量4300ｔ,居世界第二.但是,目前我国生产的磁性材料基本上是低性能、低附加值材料,与发达国家存在较大的差距，产值与产量不相称. 根据中国工程院的专项调查和预测,我国2008年磁性材料的 需求量: 永磁铁氧体15×104ｔ,软磁铁氧体6×104ｔ,稀土永 磁ｔ，目前的产能还不够。我国磁性材料的研究和发展将主要集中在以下几个方面:(1)加强磁性材料的基础和应用基础研究；(2)改善现有的磁性材料：优化制备工艺、降低生产成 本、 提高其磁性能；(3)发展具有自主知识产权的新型磁性材料,特别是纳米磁 性材料。纳米磁性材料是纳米材料中最早进入工业化 生产的功能材料,应用广泛,性能优异,特别是在信息存 储、处理与传输中占据重要地位,其基础研究和应用开 发正方兴未艾.(4)加强研究、生产、应用三方面的结合,不断开拓磁性材 料新的应用领域并促使其发展.中国加入WTO后，国外公司的进入增加了中国磁性材料的产量。① 中国家电、汽车的发展，成为磁性材料最大的应用市场，促使磁性材料进一步发展； ② 中国的劳动成本低，有利于国际竞争，国外的一些磁性材料生 产大公司都转移到中国，促进了中国磁性材料产量和产值的总 体增加，到2005年中国的磁性材料销售额达到250亿人民币。 “十二五”期间，重点开发高性能、高附加值的磁体，以汽 车配套磁瓦、计算机硬盘驱动器、DVD驱动器、通信用磁体为主体，重点提高技术水平和档次。行业内企业要具有国际市场竞争的品牌，要联合发展壮大，形成世界一流的大公司，要以 国际市场销售为主体，磁体大国迈入磁体强国。我国稀土资源、产业的一些亟待解决的问题美国一份报告统计显示， 2009年，中国稀土储量占全球的36%,产量则占世 界产量的97%。与之形成鲜明对比的是，美国2009年的稀土储量占世界13%， 而产量为零；俄罗斯储量占世界19%，产量为零；澳大利亚储量为540万吨， 产量为零1）中国稀土生产规模和生产量世界第一、出口量第一，但中国却没有稀 土定价权。销售粗加工、低附加值、恶性竞争，“黄金”卖“萝卜”价2）在全球产业链上，中国长期以来沦为发达国家廉价的初级产品供应商， 特别是在稀土新材料领域，中国几乎没有自主知识产权，不少稀土企业 维持在微利和亏损的边缘。 NbFeB烧结永磁体、粘结永磁体3）中国稀土开发浪费和环境污染现象严重，稀土生产现状难以持续下去， 占世界稀土资源比例已下降4）中国稀土被西方广泛应用于军工等行业，是高科技产品和武器的关键原 材料，稀土再廉价也不会被西方国家打入贸易倾销黑名单；可是，西方国 家却在高科技产品对华限制出口，尤其在高科技军售方面长期实施禁运 我国政府开始规划稀土产业，出台了一系列相应的稀土政策，如限制出口等1.2 磁学基础知识1.2.1 静磁现象1. 磁偶极子a.磁铁（永磁体）：方向性：N、S极 不可分离性： 磁力线：磁力线切线方向为磁场方向正磁极 正磁荷 +m 负磁极 负磁荷 -mN Sb.定义： 磁体无限小时，体系定义为磁偶极子+m l -m? ? 磁偶极矩：jm ? ml方向：-m指向+m 单位：Wb?m2.磁矩用环形电流描述磁偶极子：面积A i （电流）A? μm ?其磁矩：? ? μ m ? iA单位：A ?m2 结论：a 二者的物理意义相同：表征磁偶极子磁性强弱与方向；? ?? ?? jmm?? ?0m m j ? 0μ ?但单位不同，公式有差异? o ? 4? ?10－7 H ? m ?1b.方向：右手螺旋法则决定 c.电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回 路，必有一个磁矩，但自旋不能用电流回路 解释，因此，最好将自旋磁矩视为基本粒子 的固有磁矩。3 磁化强度 M磁化强度定义为材料微小体元ΔV内的全部分子磁矩矢量 和与ΔV 之比磁化强度磁极化强度? ? ?μ m M? (A ? m ?1 ) ?V ? ? ? jm J? (Wb ? m ?2 ) ?V? ? ? jm ? ? 0μ m ? ? ? J ? ?0M对于顺磁与抗磁介质，无外加磁场时，M恒为零;存在 外加磁场时，则有2月22日上堂课的回顾1.1 磁性功能材料及应用概述一. 磁学、磁性材料历史回顾 二. 磁学、磁性材料研究领域 三. 磁性功能材料应用领域 四. 磁性功能材料的全球产量、市场、机遇与挑战1.2 磁学基础知识1.2.1 静磁现象磁体无限小时，体系定义为磁偶极子 +m? ? 磁偶极矩：jm ? ml方向：-m指向+m 单位：Wb?ml-m 用环形电流描述磁偶极子 ? 面积A i （电流）? Aμm? ? 其磁矩： μ m ? iA单位：A ?m2?j?m ? ???0 ? m 磁偶极矩 jm ? 0μ m? o ? 4? ?10－7 H ? m ?1? ?磁化强度? M?? ?μm ?V(A ? m ?1 )比饱和磁化强度? ? A ? m 2 ? kg-1 (SI) ? 1 ? ?? ? ?μ ? M / d ? m ?Vd ?emu/g(CGS)A/m /(kg/m3) = Am2/kg1A ? m ? kg ? 1emu/g2 -1M~H曲线测试，一般单位为 emu，除以质量即得到 emu/g，除以体积即可得到emu/cm3 两者可通过密度进行换算4 磁场强度 H 与与磁感应强度 B均为描述空间任意一点的磁场参量（矢量）1)、H ：静磁学定义 H为单位点磁荷在该处所受的磁场力的大小，方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。? ? F ? m1 ? m2 ? 1 H ? ,F ? k? ? r , 其中k ? 3 m r 4??0实际应用中，往往用电流产生磁场，并规定H的单位在SI制中， 用1A的电流通过直导线，在距离导线r=（1/2π） 米处，磁场强度即 为1A ?m－1。常见几种电流产生磁场的形式无限长载流直导线：1820年 Oersted方向是切于与导线垂直 的且以导线为轴的圆周磁 场 强 度I H? 2?rHr直流环形线圈圆心：I H? 2r方向由右手螺旋法则确定。Hr无限长直流螺线管：H ? nIn：单位长度的线圈匝数方向沿螺线管的轴线方向2) 磁感应强度B 往往确定磁场效应采用磁感应强度B，而非HSI制中，? ? ? ? ? B ? ?0 ( H ? M ) ? ?0 H ? ?0 M ? ? ? 令Bi ? J ? ? 0 M , 则： ? ? ? ? ? B ? ? 0 H ? Bi ? ? 0 H ? J单位：B：T或Wb?m－2；H：A/m； M：A/m；J： Wb?m－2 真空中，M＝0 当H＝ 107/4πA ?m－1时，B＝1T 自由真空中，B与H平行，? ? B ? ?0 H? ? ? 磁体内部，B与H不一定平行， B ? ?0H ? J磁学量的单位制：? ? ? 使用Gauss单位制时， B ? H ? 4?M和? ? ? B ? ?0 H ? Bi此时，B的单位为Gs，H的单位为Oe，μ0=1G / Oe 式中M为磁极密度单位为Gs，4πM为磁通线的密度。 SI制与Gauss制间的转换 B：1G=10-4T H：1 Oe = 79.577 A.m-1 103A ? m-1＝4π Oe， 103/4π A ? m-1=79.577A ? m-1=1 Oe磁矩： 在Gauss单位制中μ0=1G / Oe ，则磁偶极矩与磁 矩无差别，通称为磁矩，单位为电磁单位（e.m.u） 1e.m.u(磁偶极矩)＝ 4π ×10－10 Wb?m 1e.m.u (磁矩)＝ 10－3A ? m2 磁化强度：Gauss单位制中，磁极化强度（J）与磁化强度（M）相同，单位：GJ： M：1G ? 4? ? 10 ?4 T 1G ? 10 A ? m3 ?15.磁化率与磁导率磁体置于外磁场中磁化强度M将发生磁化。 磁化率是单位磁场在磁体内感生的磁化强度，表征 磁体磁化难易程度M M ? ?H，? ? Hχ称为磁体的磁化率磁导率μ，代表该磁性材料的导磁能力，是表征磁性材料性 能的重要参数。 BH 例如：B-H曲线上某点(B1，H1)的磁导率μ1＝B1/H1， 即B-H曲线在某点(B1，H1)的斜率。??通常为了比较介质的导磁性能，以真空磁导率μ0为基准，定 义介质的磁导率与真空磁导率的比值为相对磁导率μr相对磁导率真空对磁导率磁导率的不同定义：1)、初始磁导率? ii ? 1 ? lim B ??0H ?0H是磁中性状态（H＝0，M＝0）下磁导率的极限值， 在弱场下使用时， μi是一重要参数 2)、最大磁导率μmax? max 1 ?B? ? ? ? ? 0 ? H ? max表征单位H在磁体中感生出最大B的能力。一般而言 磁性体的磁导率就是指这个参数。3)、振幅磁导率?a磁体在交变磁场（无直流磁场）中被磁化时，在一 定振幅的磁场下，其磁感应强度也有一定振幅 B： aBa ?a ? ? ?0 H a 1它是(H或B)的振幅的函数，其最大值称为最大振幅磁导 率。 4)、增量磁导率μΔ 指磁体受直流电磁场H0作用，在H0上再叠加一个较小的 交变磁场，此时磁体对于交变磁场的磁导率即为μΔ 。1 ?B ?? ? ? 0 ?H5)、可逆磁导率μrev6)、复数磁导率? rev ? lim ? ??H ?0~ ? ? B / ?0 H ? ?'?i?' '复数磁导率是物质在交变磁场 的作用下，交变磁感应强度与 磁场强度的比值。他们常常具有不同的相位，因此为复数， 即u＝B/μ0H＝μ1-iμ1，~ ? 表示的是在交流磁场磁化下磁性特征的一个物理量，它同时反映B和H之间振幅及相位关系6退磁能1)、退磁场 有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，表面将产生磁 极，从而使磁体内部存在与磁化强度M方向相反的一种磁场，起 减退磁化的作用，称为退磁场Hd。 Hd 的大小与磁体形状及磁极强度有关。若磁化均匀，则Hd 也 均匀，且与M成正比：Hd=-NM其中N为退磁因子，只与磁体几何形状和尺寸有关。 非均匀磁化时还与磁性体磁导率有关。2)、简单几何形状磁体的退磁因子N 对于旋转椭球体，三个主轴方向退磁因子之和：Z ca X b YN a ? Nb ? Nc ? 11/3 1/2 1如何理解? 表面
3)、退磁场能量指磁体在它自身的Hd 中所具有的能量Fd ? ? ? ? 0 H d dM0M? ? 0 ? NM ? dM 0 1 ? ? 0 NM 2 2M对椭球体：? ? ? ?H d ? ? N x M x i ? N y M y j ? N z M z k ? ? 2 2 2 ? Fd ? ?1 / 2?? 0 N x M x ? N y M y ? N z M z ? ?N x ? N y ? N z ? 1 ?????球体：Fd ? ?1 / 6??0 M2细长圆柱体： d ? ?1 / 4??0 M x ? M y F2?2?薄圆板片：Fd ? ?1 / 2??0 M z2适用条件：磁体内部均匀一致，磁化均匀。形状不同或沿不同的方向磁化时，Fd也不同， 这种因形状不同而引起的能量各向异性的特征―― 形状各向异性。即：Fd是形状各向异性能量。7. 静磁能外磁场能 +m F＝mH HlF’=-mH -m?Jm?H磁体由于本身的磁偶极矩Jm与H间的相互作用，产生一 力矩：? l ? ' l L ? ?? F ? sin ? ? F ? sin ? ? 2 ? 2 ? ? ? F ? l sin ? ? ?m lH sin ?负号表示力矩沿顺时针方向（逆时针方向为正） θ=00 ，L最小，处于稳定状态 θ ≠0，L ≠0，不稳定，会使磁体转到与H方向一致，这就要做 功，相当于使磁体在H中位能降低。 即：磁体在磁场中位能：u ? W ? ? ? Ld? ? ? m lH sin?d? ? ?m lH cos? ? c, (取c ? 0) ? ? ? ? jm ? H∴单位体积中磁位能（即磁场能量密度）F? ??u?V ? ? ? ?J ? H ? ? ? ??0 M ? H?V ? ? ? ? jm ? H? ? ? 0 MH cos? (J/m 3 )θ＝0，FH最小 θ＝180o，FH最大1.2.2 材料的磁化一、典型测试系统1、美国Quantum Design公司 磁性测量系统MPMSSuperconducting Quantum Interference Device (SQUID)0~2T or 0~7T, 1.9 or 4.2~400K，LHe or Cryogen Free Sensitivity: & 1E-7 emu 磁化强度与磁滞回线；直流、交流磁化率；单晶磁各项异性；光诱导磁 性；压力诱导磁性； 电导测量。变温度、变磁场进行、连续低温操作低 温 强 场2、美国Quantum Design公司 物性测量系统PPMSPhysical Property Measurement System (PPMS) 420万 0~9T or 0~14T, 1.9~400K，LHe or Cryogen Free Sensitivity: & 2E-5 emu主要测试功能：1、直流电阻，2、交流电阻，3、HALL效应， 4、I-V特性，5、临界 电流，6、DC磁化强度，7、AC磁化率，8、扭矩磁化测量，9、比热， 10、热导率 ，11、热电势，12、FIGURE OF MERIT ，13、超低场较 正。以上测量可以变温度、变磁场进行、连续低温操作。低 温 强 场超 强 功 能3、美国Lakeshore VSMVibration Sample System (VSM)0 ~ 3T 5×10-7emu 液氦、液氮恒温器， 8K或80K下工作 高温炉 可实1000℃下工作Lake Shore的7410 VSM4、磁滞回线仪967500元二、 材料的磁化磁性材料对外加磁场有明显的响应特征，状态随外加磁场强 度而变化，可用磁化曲线与磁滞回线表征。1. 磁化曲线表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系 B ―H关系：工程技术中应用BM―H关系：磁性物理学中常用可通过环形磁材样品测出：初级线圈N1接 DC电路，次级线圈N2接电子磁通计。当N1通ODC时，磁环内部产生磁场，此环形样品被磁化，由磁通计反映出B的变化，由此可作出 B―H曲线，也可由B＝ μ0(H+M)画出μ0M－H 曲线。（如图）HFO点：H＝0, B＝0, M＝0, 磁中性和原始退磁状态 M s OA段：近似线性，起始磁化阶段AB段：较陡峭，表明急剧磁化B(μ0M)BBAM结论：1.两曲线机理一样； 2.H&Hm时，二曲线基本重合， OHmH [ A ? m ?1 ]均急剧增大。3.H&Hm后，M逐渐趋于一定值 MS（饱和磁化强度），而B铝钴镍的两种 磁化曲线则仍不断增大；4.由B－H（M－H）曲线可求 出μ或 χ；5.饱和后再磁化无意义。2. 磁滞回线从饱和磁化状态开始，再使磁化场减小，B或M不再沿原始 曲线返回。H从正的最大到负的最大，再回到正的最大时，B-H 或M-H形成一封闭的曲线――磁滞回线，磁材的重要特性之一 当H＝0时，仍有一定的剩磁Br或Mr。1) 矫顽力 Hc 为使B(M)趋于零，需反向加一磁场， 此时H=Hc称为矫顽力。BHC：使B=0的Hc。B（工程技术上指）MHC：OHM=0时的Hc（内禀矫顽力）一般| BHC | & | MHC |F为使B(M)趋于零，需反向加一磁场，此时 H=Hc称为矫顽力B Hard Soft通常以Hc划分软磁、永磁、半永磁材料：H C ? 100A / m (& 1.25Oe) :软磁 H C ? 1000A / m (& 12.5Oe) :硬磁 介于100～1000A / m之间 :半硬磁周寿增《稀土永磁材料及应用》-HH-B磁滞回线的第二象限为退磁曲线（依据此考察硬磁材料性能）,(BH)为磁能积，表征永磁材料中能量大小。 (BH)max 是永磁的重要特性参数之一。磁晶各向异性Co HCPBCC 铁FCC 镍1.2.3 磁性和磁性材料分类1. 物质的磁性分类从实用的观点，根据磁化率χ（＝M/H）大小与符号，可分 为五种： 1)、抗磁性 原子磁矩?J＝0。在外磁场作 用下，电子运动将产生一个附加 的运动（由电磁感应定律而定）， 出现附加角动量，感生出与H反 向的磁矩。1?dOT因此： χd&0，且| χd|～10－5，与H、 T无关。实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、Ag、 Mg）、非金属（如：Si、P、S）2)、顺磁性1/ ?dO TC ? ? P ? ，居里定律 ? T ? ? ? ? P ? C ，居里－外斯定律 ? T ? TP ?1/ ? dO TC为居里常数，TP为顺磁性居里温度。a). ?J≠0 ，无相互作用，各原子磁矩取向混乱，对外不显示宏观磁性 b). 弱磁性，它呈现出正的磁化率χp&0，室温下χp：10-6-10-3 。 c). χp与T有关。顺磁朗之万理论：原子磁矩之间无相互作用，为自由磁矩，热平衡态下为无 规则分布，受外加磁场作用后，原子磁矩的角度发生变化，沿着接近于外磁 场，方身作择优分布，因而引起顺磁磁化强度。3) 反铁磁性1.?J≠0 ， χaf与顺磁物质接近； 2. 物质中存在相互作用，自旋次晶格成反平行排列，每一次晶 格的磁矩大小相等，合成磁矩为零； 3. χaf与T有关，存在奈尔温度TN。T ? TN，服从? af ? C ，但T p ? 0 T ? Tp1 ?T ? TN , ? af 不增反降，并逐渐趋于 定值。即在T＝TN（奈尔温度）时， χaf 最大。OTNTT ? TN实例：过渡族元素的盐类及化合物，如MnO， CrO, CoO等4) 铁磁性1).?J≠0 ， χf＞＞0， （约为10～106）， 有磁滞现象； 2). 物质中存在相互作用， ?J有序； 3). χf与T有关，存在居里温度Tc――铁磁性 或亚铁磁性物质转变为顺磁性的临界温度； 当 T&TC 时，铁磁性转变为顺磁性，服从居里－外斯定律。1 ?fT&TCTC ?P ? T ? TP实例：3d金属Fe，Co，Ni，4f金属铽、铒、 铥、钬、铒、铥、和钕以及很多合金与化 合物。Tc TP亚铁磁性1).?m≠0 ， χm＞0， （约为100～103），； 2). 存在相互作用， ?J有序，内部磁结构与反铁磁性相同，但相反排列 的磁矩大小不等量； 3). χf与T有关，不服从居里－外斯定律； 4).电阻率高，多用于高频。 典型代表为铁氧体。前三种为弱磁性，后两种为强磁性，具有此二性的材料叫磁性 材料，按其被应用的性能，磁性材料可分为软磁、永磁、旋磁、矩 磁、压磁五类）2月24日
图5 几种常见磁性类型的磁化曲线形状数据处理1、在某一外场H下，进行变温磁化率的测试，仪器所测得 的信号为样品磁矩M，它与摩尔磁化率χmol间的关系为：?m ?M ?Mr H ?mM为样品磁矩（CGS单位制下，其单位为emu），Mr为样品的摩 尔质量（g/mol），H为磁场强度（Oe），m为样品质量（g）。在 CGS单位制下，χm的常用单位为cm3/mol。 有效磁矩μeff（常用单位为μB）与间的关系为：?eff ?3? B N0 ?2 B? ? mol ? T ? 2.828 ? mol ? TN0为阿伏伽德罗常数，кB为玻尔兹曼常数，μB为玻尔磁子。 2、在某一温度下，进行磁化曲线的测试，摩尔磁化强度Mmol与样品磁 矩M和摩尔磁化率χmol间的关系为：M molM ?Mr ? ? ? mol ? H mMmol的常用单位为Gs?cm3/mol或是Nβ，N和β分别是阿伏加 德罗常数和玻尔磁子，两者的转换关系为：1 Nβ = 5585 Gs?cm3/mol。2 磁性材料分类从实用观点分：I. 软磁材料 II. 永磁材料 III. 信磁材料（信息磁性材料） IV. 特磁材料（特种功能磁性材料）I、软磁材料易受磁场磁化,又易退磁的材料作用形式：① 能量转换；②信息处理。 特点：在外磁场作用下才显示磁性，去掉外磁场后不对外显示磁性(1) 主要特征是： ① 高的初始磁导率和最大磁导率； ② 低的矫顽力 Hc ； ③ 高的饱和磁化强度和低的剩余磁感应强度 ； ④ 此外，出于节省能源降低噪声等方而考虑，软磁材料还应 具备低的铁损，高的电阻率，低的磁致伸缩系数等特征。（2）应用用于制造发电机和电动机的定子和转子; 变压器、电感器、电抗器、继电器和镇流器的铁芯; 计算机磁芯; 磁记录的磁头与磁介质; 磁屏蔽; 电磁铁的铁芯、极头与极靴; 磁路的导磁体等。 它们是电机 工 程、无线电、通讯、计算机、家用电器和高新技 术领域的重要功能材料。 软磁材料制造的设备与器件大多数是在交变磁场条件下工 作，要求其体积小、重量轻、功率大、灵敏度高、发热量小、稳 定性好、寿命长
II、永磁材料又称为硬磁材料，能长期保留Br。 作用原理: ① 利用永磁合金在给定的空间产生一定的磁场强度； ②利用永磁合金的磁滞特性产生转动矩，使电能转化为机械能 特点:充磁后，去掉外磁场后仍可保留磁性。(1) 主要特征① 高的剩余磁感应强度 和高的剩余磁化强度； ② 高的矫顽力； ③ 高的最大磁能积； ④ 高的稳定性;（2）应用 应用主要利用永磁体在气隙产生足够强的磁场，利 用磁极与磁极的相互作用，磁场对带电物体或离子或载 电流导体的相互作用来做功，而实现能量转换。永磁材料已纤在通讯、自动化、音像、计算机、电机、 仪器仪表、石油化工、磁分离、磁生物、磁医疗与 健身 器械、玩具等技术领域得到广泛的应用。
III、信磁材料在信息技术中获得应用的磁性材料统称信息磁性材料，简称信磁 材料；目前在电子计算机、微波通信和光通信等高新技术中研究和应用的信磁材料主要有：磁记录材料、磁存储材料、磁微波材料和磁光效应材料等 IV、特磁材料除以上几种磁性材料外，还有多种具有各种特殊磁性功能和各种 特别应用的磁性功能材料统称为特种功能磁性材料，简称特磁材料。 主要有：磁致伸缩材料、磁电阻材料、磁性液体、磁制冷材料和复合磁性材料等
1.1.4 声学性能超声波在磁性液体中传播时,其速度...(1000h以上),再在高速离心机中 除去直径大于25 nm...磁性功能材料及应用2011... 52页 5下载券
第七...功能材料学2011-2013复习提纲及答案_工学_高等教育_...但是某些铁磁性材料在一定温度范围内弹性模量随温 度...7页 1下载券 材料学复习提纲简要答案 暂无评价 4页...现已 开发的以物理功能材料最多,主要有: 1)单功能材料 单功能材料,如:导电材料、介电材料、铁电材料、磁性材料、磁信息材料、发热材料、热 单功能材料 控材料...绪论功能材料的定义:具有优良的电学、磁学、光学、...式中 Eg 为禁带宽度 ;h 为普朗克常数 ; υ为...1～104 和 1～ 105, 因此抗磁性物质表现为抗磁 ...绪论、第二章、第三章、第六章(1、3、4、5) ...相互转化的功能,被应用于非结构目的的高技术材料。 ...加的磁场去除后,仍能长时间内保留其强磁性的材料。...如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 第1章绪论讲义功能材料 功能材料功能材料隐藏&& 第一章现在我们一起走进...whcdhjywy贡献于2011-03-16 0.0分 (0人评价)暂无...1财富值 材料――绪论 4页 5财富值 材料绪论 46...请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,...2页 1财富值 功能材料 2页 免费如要投诉违规内容...绪论0**所谓新材料,是“在近阶段将达到实用化的高...如热磁效应,磁冷冻效应,光磁效应和磁性转变等。 如...绪论:支撑 21 世纪人类文明大厦的四大支柱技术:材料...功能材料:所 功能材料 分离 谓功能材料,是指对光,...结晶织构和磁性能可分为以下四类;(1)热轧非织构(...第1章绪论讲义功能材料 8页 免费 材料性能资料 10...5.磁功能 如软磁性、硬磁性、半硬磁性等。 6.光...但是, 由辉光放电法从硅烷制取 a―Si 时,H 原子...
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